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Diseño de una mesa con enchufes incorporados
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RESUMEN
Necesidades tecnológicas en la docencia universitaria requieren un sistema para proporcionar electricidad a partir de enchufes en los escritorios del alumnado. Este sistema debe proporcionar una gran movilidad de las mesas para que puedan colocarse según los requerimientos de cada clase. También se deben facilitar las tareas de mantenimiento y limpieza, y evitar el cableado por el suelo para mejorar la accesibilidad a las aulas con silla de ruedas. El sistema consistirá en la alimentación de pequeñas redes de mesas interconectadas entre sí y situadas según la conveniencia de la clase. Las mesas de cada red se proporcionarán electricidad las unas a las otras a partir de una única toma de corriente situada en la pared. Además, el diseño de la mesa tendrá en cuenta los problemas generados por los campos electromagnéticos del cableado. Esto será posible en gran parte por el sistema de descarga electrostática mediante de las propias patas, evitando así el síndrome de lipoatrofia semicircular y pudiéndose aplicar a la gran mayoría de mesas y escritorios con esta misma problemática. En este proyecto, se demuestra la viabilidad de fabricación de este producto mediante el diseño de esta mesa a partir de componentes disponibles en el mercado y componentes fabricados a medida. También se demuestra la viabilidad económica del proyecto, consiguiendo un precio competitivo para una mesa con grandes valores añadidos comparándola con el resto del mercado.
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Diseño de una mesa con enchufes incorporados
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ÍNDICE
RESUMEN _________________________________________________ 1 ÍNDICE ____________________________________________________ 3 PREFACIO _________________________________________________ 7 1 INTRODUCCIÓN __________________________________________ 8 1.1 1.2
Objetivos del proyecto .................................................................................... 8 Condiciones iniciales impuestas para el diseño de la mesa ......................... 8
2 DISEÑO DE LA MESA _____________________________________ 10 2.1 2.2
Tipo de unión entre mesas .......................................................................... 10 Problemas y puntos críticos del diseño ....................................................... 11
2.3
Componentes y pieza .................................................................................. 12
2.3.1 a.
Tablero .................................................................................................... 12
b.
Tablón trasero ........................................................................................ 16
2.3.2
Cables y componentes eléctricos ............................................................... 17
a.
Cables ..................................................................................................... 17
b.
Toma de corriente superior .................................................................. 19
c.
Toma de corriente inferior .................................................................... 20
d.
Caja de conexión ................................................................................... 22
e.
Prensaestopas ....................................................................................... 22
f.
Regleta .................................................................................................... 23
g.
Abrazadera ............................................................................................. 23
2.3.3
2.4
Tablero y tablón posterior............................................................................ 12
Patas y accesorios ....................................................................................... 23
a.
Patas ....................................................................................................... 23
b.
Accesorios .............................................................................................. 27
Montaje......................................................................................................... 29
2.4.1 a.
Proceso de montaje en fábrica.................................................................... 29 Preparación del tablero ......................................................................... 29
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b.
Preparación de los cables......................................................................30
c.
Caja de conexión ....................................................................................31
d.
Instalación de las piezas en la parte inferior del tablero ....................32
e.
Instalación de las piezas en la parte superior del tablero ..................33
2.4.2
Proceso de montaje por el usuario ..............................................................34
3 ESTUDIO ERGONÓMICO __________________________________36 3.1 3.2
Introducción ................................................................................................. 36 Estudio de población y actividad ................................................................. 36
3.3
Dimensiones de la mesa ............................................................................. 38
4 ESTUDIO ELECTROMAGNÉTICO ___________________________43 4.1 4.2
Estudio de seguridad eléctrica .................................................................... 43 Estudio de Lipoatrofia Semicircular ............................................................. 45
4.2.1
Descripción ....................................................................................................45
4.2.2
Causas ............................................................................................................46
4.3
a.
Campos electromagnéticos ...................................................................46
b.
Electricidad electrostática y humedad .................................................48
Prevención y aplicación ............................................................................... 49
5 ESTUDIO IMPACTO MEDIOAMBIENTAL ______________________54 5.1 5.2 5.3 5.4
Introducción ................................................................................................. 54 Fabricación .................................................................................................. 54 Uso y mantenimiento ................................................................................... 54 Fin de uso y reciclaje ................................................................................... 55
6 ESTUDIO ECONÓMICO ____________________________________56 6.1 6.2
Introducción ................................................................................................. 56 Coste de las materias primas y componentes ............................................ 56
6.2.1
Tablero y tablón posterior ............................................................................56
6.2.2
Cables .............................................................................................................57
a.
Cables interiores .....................................................................................57
b.
Cable espiral............................................................................................57
6.2.3
Toma de corriente superior ..........................................................................58
6.2.4
Toma de corriente inferior ............................................................................58
6.2.5
Caja conexión ................................................................................................59
6.2.6
Patas normales ..............................................................................................59
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6.2.7
6.3
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Resumen costes de los materiales ............................................................. 61
Coste de los accesorios o versiones mejoradas ......................................... 62
6.3.1
Patas en forma de T invertida...................................................................... 62
6.3.2
Toma corriente superior con Led................................................................ 62
6.3.3
Tuercas Zarmark ........................................................................................... 63
6.3.4
Interruptor automático magnetotérmico .................................................... 63
6.4 6.5
Coste del montaje y logística ....................................................................... 64 Coste de la ingeniería .................................................................................. 64
6.6
Resumen de costes ..................................................................................... 66
CONCLUSIONES ___________________________________________ 67 AGRADECIMIENTOS ________________________________________ 68 BIBLIOGRAFÍA_____________________________________________ 69 •
Referencias bibliográficas ............................................................................ 69
•
Bibliografía complementaria ........................................................................ 70
A. CATÁLOGOS Y TABLAS DE INFORMACIÓN __________________ 72 A.1
Catálogos y fichas de componentes ............................................................ 72
A.1.1
Componentes Simon .................................................................................... 72
A.1.1.1 Ref. 82760. Caja superficie doble. Simon serie 82 .............................. 72 A.1.1.2 Ref. 75760. Caja superficie doble. Simon serie 75 .............................. 72 A.1.1.3 Ref. 75750. Caja superficie individual. Simon serie 75....................... 73 A.1.1.4 Ref. 75432. Base enchufe. Simon serie 75 .......................................... 74 A.1.1.5 Ref. 75041. Tapa. Simon serie 75 ......................................................... 74 A.1.1.6 Ref. 75090. Tapa articulada. Simon serie 75 ....................................... 75 A.1.1.7 Ref. 82090. Tapa articulada. Simon serie 82 ....................................... 75 A.1.1.8 Ref. 75411. Interruptor magnetotérmico. Simon serie 75 .................. 75 A.1.1.9 Ref. 31088. Tapa. Serie 31 ..................................................................... 76 A.1.2
Cable Biggflex H05VV-F ............................................................................... 77
A.1.3
Abrazadera de fijación.................................................................................. 79
A.1.4
Caja de conexión .......................................................................................... 80
A.1.5
Prensaestopas anti-tirón.............................................................................. 82
A.1.6
Regleta ........................................................................................................... 83
A.2
Adhesivo Supreme 33 .................................................................................. 84
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A.3 A.4
Plástico conductor, StatKon ........................................................................ 85 Medidas antropométricas ............................................................................ 86
A.5 A.6
Tabla de Código IP ...................................................................................... 95 Tabla de intensidades admisibles del Reglamento de la guía BT-19 ......... 96
PLANOS DE LAS PIEZAS
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PREFACIO
Poco a poco, la inclusión de nuevas tecnologías en las aulas españolas está provocando que el aulario universitario español se esté quedando obsoleto. Si además, añadimos el Pacto de Bolonia mediante el cual las clases son ahora mucho más participativas y hay mayor número de actividades en grupo, se llega a la conclusión de que se necesitan adaptar las aulas para el nuevo tipo de enseñanza del siglo XXI. El nuevo tipo de aulario debe permitir y facilitar el uso de elementos electrónicos en las clases como, por ejemplo, ordenadores portátiles para tomar apuntes, hacer cálculos y consulta de documentos etc. y así favorecer y enriquecer la enseñanza impartida. Sabiendo que la batería de un portátil dura alrededor de dos horas, la principal problemática que se está encontrando actualmente es la de conseguir que los portátiles puedan aguantar una jornada lectiva entera. Será necesario pues, algún método para suministrar electricidad a los ordenadores portátiles sin que los estudiantes tengan que moverse del asiento. Por otro lado, hace falta un nuevo diseño aulario para facilitar la movilidad de las mesas y poder así agruparlas sin esfuerzo para la creación de grupos de trabajo en clase o en hilera para hacer una clase magistral.
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1 INTRODUCCIÓN 1.1 Objetivos del proyecto Este proyecto consiste en diseñar una mesa/escritorio para aulas de universidad que pueda suministrar electricidad a 230V a aparatos eléctricos, mediante la incorporación de tomas de corriente. También, deberá ser apto para todas las posibles configuraciones de distribución de las mesas dentro de la aula, según si el tipo de clase que se imparta sea magistral si haya necesidad de formar grupos de trabajo. Las mesas podrían estar dispuestas en línea o agrupadas en cuadrado respectivamente. Tanto para el diseño de este escritorio como para la gran mayoría de las mesas de oficina, al haber cables y tomas de corriente de forma permanente, se genera riesgo de contraer el síndrome de lipatrofia semicircular. Este proyecto tiene en cuenta esta problemática y da soluciones específicas dentro de su diseño para minimizarla. El objetivo del proyecto es crear un precedente en el ámbito inmobiliario, dotando de enchufes a una mesa sin que ésta esté conectada directamente a la red eléctrica mediante cables. El otro gran valor añadido de este proyecto es el de ser antilipoatrofia y que puede ser aplicado en un futuro a todo tipo de mesas con o sin el sistema propuesto de enchufes en este proyecto. Por lo tanto, este primer diseño pretende de esta manera dar solución a las necesidades del aulario universitario y abrir las puertas a futuros diseños no sólo aplicados al inmobiliario de universidad, sino también al laboral e incluso al doméstico. Cabe destacar que, dependiendo de las necesidades (estéticas, de seguridad, de utilización etc.), esos diseños pueden llegar a ser muy diferentes a éste, pero compartiendo con la idea común de fusionar red eléctrica y muebles. El proyecto comprende además del diseño de la mesa para su posterior fabricación, los estudios ergonómicos, medioambientales, de seguridad y económicos para evaluar la viabilidad de la producción de dichas mesas para el aulario de la universidad.
1.2 Condiciones iniciales impuestas para el diseño de la mesa En este apartado se profundizará en las condiciones iniciales que deberá cumplir el producto para que sea apto para solucionar la problemática impuesta inicialmente.
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El proyecto esta pensado para un pedido de unas 2000 unidades, por lo que la producción y el diseño del mismo estarán encarados a este tipo de producción. Siempre se intentará aprovechar de componentes ya existentes, fabricados en grandes producciones para así abaratar el coste. Sabiendo que el ciclo de vida del producto deberá ser de aproximadamente 10 años, se deberá tener en cuenta en el diseño, elegir materiales y componentes convenientes. Sabemos pues, que se necesita una mesa de aula universitaria que pueda suministrar electricidad a un estudiante sin que éste se deba mover del asiento. Esa electricidad deberá suministrarse desde la mesa mediante un enchufe y deberá permitir la movilidad de la misma para poder agrupar diferentes mesas y crear tanto un entorno de trabajo en equipo como para hacer una clase magistral. Es decir que las mesas se puedan poner fácilmente en forma de cuadrado o en línea, dependiendo de las necesidades de la clase. Tampoco se podrán modificar las condiciones iniciales del aula, de tal manera que no suponga una inversión de dinero (por ejemplo: modificaciones de techo, suelo, paredes, instalaciones especiales, etc.). Para facilitar el acceso y movimiento por el aula con silla de ruedas, se evitará la colocación de cables por el suelo aunque sea con canaletas, regletas o algún otro sistema. Se intentará facilitar, siempre que se pueda, las tareas de limpieza y mantenimiento evitando posturas incómodas o tareas costosas. Además de las condiciones anteriormente dichas, hay que añadir la del precio. El coste de la mesa tiene que ser asequible, por lo que el diseño no se basará en componentes o sistemas de alta calidad. El diseño de la mesa estará basado en un diseño de producto de bajo coste pero siempre cumpliendo con los apartados de seguridad.
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2 DISEÑO DE LA MESA Una vez vistos los objetivos del proyecto y las condiciones que tiene que cumplir, la idea planteada como solución es la de pasar la electricidad de mesa en mesa. De esta manera todas dispondrán de electricidad. Independientemente de cómo estén colocadas las mesas, únicamente una por grupo (ya sea en línea o en cuadrado) estará conectada a la red eléctrica y el resto se irán conectando sucesivamente a la siguiente mesa suministrando electricidad.
2.1 Tipo de unión entre mesas Como se ha mencionado antes, la idea es la de suministrar electricidad de unas mesas a otras mediante un tipo de unión que podría ser rígida o flexible. Desde un principio, se descartan las uniones rígidas porque al unir un conjunto de mesas de forma rígida, las uniones estarán sometidas a mayores fuerzas y momentos que una unión simple entre dos mesas y por lo tanto especificaciones tendrían que ser bastante altas. Con el tiempo y el desgaste, muchas de estas uniones podrían formar pequeñas holguras que darían problemas de contacto. Este sistema además eleva mucho el coste y restringe mucho el movimiento de las mesas. Por todo ello, se optará por un sistema de unión flexible entre las mesas. Las dos propuestas finales hechas sobre el sistema flexible tenían una parte común: cada mesa dispondría de un cable con un enchufe y una toma de corriente de la parte inferior de la mesa para poder transmitir, en forma de cadena, la electricidad a las mesas restantes. La diferencia radicaba justamente en la forma de hacer retráctil el cable. Una opción era la de poner un enrollador en la parte inferior de la mesa que enrollara el cable. Esta opción se descartó porque el enrollador automático elevaba demasiado el coste y el manual no era ergonómicamente apto para su utilización estando ubicado debajo de la mesa. La opción elegida es la de un cable eléctrico en forma de espiral de forma que pudiese variar su longitud. En la longitud de reposo el cable se mantendría debajo de la mesa y estirado alcanzaría la toma de corriente de la mesa contigua.
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En la Fig.2.1.1, podemos observar esta idea.
Fig. 2.1.1 Imagen de una mesa con el sistema de unión con cable de espiral
2.2 Problemas y puntos críticos del diseño En el transcurso de la elaboración del diseño se han hecho diferentes estudios para solucionar los problemas surgidos y asegurarse la viabilidad económica del proyecto cumpliendo los objetivos estipulados en un principio. El principal problema al que se enfrenta este proyecto son los costes. Se pretende conseguir un precio competitivo algo superior a una mesa corriente de aula universitaria pero sin que lo rebase excesivamente y con el valor añadido de tener enchufes en la mesa. Por la cantidad de unidades pedida, se tendrá que intentar diseñar el producto para un tipo de producción a pequeña/mediana escala empleando, siempre que se pueda, piezas
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prefabricadas de catálogo. Según las especificaciones de nuestro producto, se requiere una vida útil de 10 años. Siendo una duración no demasiado elevada, se intentará utilizar piezas y elementos adecuados y no con excesiva calidad para no encarecer el producto, pero siempre certificando que cumplen lo exigido. No hay que descuidar los problemas ergonómicos que podría generar un escritorio utilizado durante tantas horas y por gente de tallas diversas. Es necesario pues tener correcta altura de trabajo y el espacio suficiente para crear confort para las personas que lo utilicen. Entonces, el proyecto incorpora también un estudio ergonómico específico para la actividad de la mesa. Otro problema en el que se verá envuelta la mesa es común a la mayoría de los entornos de trabajo de oficina aunque no es muy conocido. Habiendo una cercanía de cables eléctricos y tomas de corriente al puesto de trabajo, hay por lo tanto campos electromagnéticos y eléctricos que pueden llegar a originar lipoatrofia semicircular (LS), una enfermedad cada vez más común en estos días. Como los cables van intrínsecos dentro de nuestro diseño, es conveniente hacer un estudio sobre esta nueva problemática para evaluar el tipo de riesgo y ver como minimizarlos en nuestro producto. En el apartado 4.2 de este proyecto se podrá ver un amplio estudio sobre este tema.
2.3 Componentes y pieza Los componentes y piezas utilizados para este proyecto están expuestos y comentados en los siguientes apartados. Los criterios de selección han sido fijados por las condiciones iniciales que debería cumplir el proyecto y también por los requisitos tanto medioambientales, económicos y para la salud. Si bien las piezas están encaminadas para hacer una versión simple y económica de la mesa, también se incluirán piezas y componentes para sustituirlas y/o complementarlas. De esta forma, existe la posibilidad de tener diferentes versiones de la mesa, dependiendo de las exigencias a las que esté sometida pero con la misma finalidad.
2.3.1 Tablero y tablón posterior a. Tablero Esta pieza es la principal de cualquier mesa. Su función principal es la de proporcionar una superficie en la cual se pueda trabajar cómodamente. También será la pieza donde se irán anclando las diferentes piezas.
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El material del tablero será de conglomerado de madera y láminas de melamina en las superficies, tal y como podemos observar en la Fig.2.3.1. La superficie de la mesa deberá ser poco reflectante (acabados en mate), para reducir los reflejos y el brillo, y con ello las molestias visuales. Se elegirán siempre colores suaves y se deberá evitarse las superficies muy oscuras, que producen contrastes muy fuertes entre el tablero y los apuntes o documentos.
Fig. 2.3.1 Imagen de tablero de conglomerado de madera con chapas de melamina
El tablero deberá tener un grosor total mínimo de 4cm (5cm en nuestro caso) y tener cantos curvados o rectos con aristas redondeadas. El motivo de estos redondeos no es sólo por motivos de seguridad o estéticos, sino además, tal y como está explicado en el apartado de lipoatrofia semicircular, para que las posibles zonas de presión sean más amplias y la descarga de electrones lo más suave posible (véase en el apartado 4.2 sobre el síndrome de la liapotrofia semicircular). En cuanto a las dimensiones del tablero, según la norma UNE-EN 1729-1:2006, la profundidad mínima del tablero será de 500mm y la anchura mínima de 600mm por persona. En cuanto a nuestro caso, se cumplen estos requerimientos sobradamente puesto que la profundidad útil mínima de la mesa es de 503. Hay zonas donde las tomas de corriente superiores limitan el espacio, sin embargo la profundidad total del tablero es de 620mm y su anchura es de 700mm. Respecto a la distancia horizontal entre patas, las norma UNE especifican que sea mínimo de 500mm. Por lo tanto, los agujeros de los tornillos que unen las patas deben proporcionar una distancia superior entre las patas que en nuestro caso es de 540mm.
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Proporcionaremos más detalles sobre este tema en el apartado del estudio ergonómico de la mesa. El tablero será el punto de unión y sujeción de los cinco componentes diferentes de la mesa (patas, toma de corriente superior, toma de corriente inferior, cables interiores y toma de cable en espiral). Por ello y dada la relativa resistividad de los tableros de conglomerado con chapas de melamina, la correcta elección del número y tipo de uniones entre cada elemento es sumamente importante. En el anexo, se incluyen los planos detallados del tablero e información sobre los diferentes componentes de la mesa. Se encargará al fabricante del tablero que la pintura y barnizados utilizados en las superficies del tablero sean disipativos y estén indicados para inmobiliario estudiantil. Esto favorecerá que no se cargue electroestáticamente la mesa mediante los campos eléctricos generados por los cables. En la esquina superior izquierda estará la unión entre el tablero y la caja de superficie superior, donde irán las tomas de corriente. Por lo que habrá cuatro marcas de punzones para los cuatro tornillos de madera de acero zincado con punta roja lubricada R4-40 NFE 27-141, los cuales, al ser auto perforantes, harán su propio orificio al atornillarse. Además, habrá otro agujero pasante justo en el centro por donde entraran los cables desde la parte inferior de la mesa tal y como se puede ver en la Fig. 2.3.2.
Fig. 2.3.2 Imagen del Tablero preparado para instalar la caja de superficie superior
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En ambos lados de la mesa y debajo de la chapa superior, habrá cuatro agujeros pasantes con entrada cónica. Como se puede ver en la Fig. 2.3.3, mediante los tornillos F/90 M12xL100 acabado b, NFE 27-113, clase 5,6, se unirá el tablero con las patas de tal manera que una vez pegada la chapa superior no se pueda ni acceder ni visualizarlos.
2.3.3 Imagen del tablero mostrando los taladros avellanados
En la parte inferior del tablero (Fig. 2.3.4), se podrán encontrar las cuatro marcas de punzones para los cuatro tornillos de madera auto perforantes de acero zincado con punta roja lubricada R4-40 NFE 27-141 que unirán la toma de corriente inferior con el tablero. Justo en la zona de al lado, en la parte central del tablero, también se podrán ver las cuatro marcas donde irán colocados los cuatro tornillos de madera auto perforantes de acero zincado con punta roja lubricada FB/90 5-40, NF E 27-143. Estos tornillos unirán la caja de conexión al tablero.
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También se puede observar la marca para la abrazadera, donde un tornillo de madera auto perforante de acero zincado con punta roja lubricada R 5-30, NF E 27-141, unirá la abrazadera con el tablero.
Fig. 2.3.4 Imagen parte inferior del Tablero
b. Tablón trasero La función principal del tablón trasero será la de dar estabilidad a las patas de la mesa. Debido al diseño de las patas, es necesario algún elemento de unión entre ellas para evitar el balanceo (rotación) de las patas. Sin el tablón o algún elemento que hiciese la misma función, la mesa no tendría estabilidad suficiente y las uniones de las patas con la mesa sufrirían mucho, ocasionando grandes posibilidades de rotura durante su utilización. Hay que mencionar también las funciones estéticas del tablero, pues la colocación de este tablero reduce la visibilidad del cableado y piezas de la parte inferior de la mesa. Se deja una distancia de 100mm entre tablero y el tablón para poder operar con facilidad la unión de las mesas. La unión del tablón con las patas se hará mediante los orificios con entrada avellanada con cuatro tornillos FB/90 acabado b M10xL75, NF E 27-113, clase 5,6, y sus tuercas correspondientes H, M10 NF E 27-411.
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2.3.2 Cables y componentes eléctricos En el conjunto de la mesa, se utilizan diferentes accesorios electrónicos que podrían generar problemas o peligro para las personas. Por ello, se seguirá el reglamento de baja tensión ITC-BT-49 Instalaciones eléctricas en muebles. Todos los equipos y accesorios eléctricos colocados en los elementos del mobiliario están situados teniendo en cuenta las solicitaciones mecánicas y térmicas a las que puedan estar sometidos, así como a los riesgos de incendio que puedan provocar.
a. Cables En el conjunto de la mesa, se utilizan diferentes cables dependiendo de su funcionalidad. Se pueden distinguir dos tipos de cables con requisitos diferentes: - Cable interior mesa, -
•
Cable espiral que conecta las mesas.
Cables interiores
Los cables interiores mesa son los que se ocupan de suministrar electricidad a los diferentes componentes eléctricos y se encuentran en la parte inferior de la mesa. Según el reglamento de instalaciones eléctricas en muebles, deben estar convenientemente protegidos contra todo daño y especialmente contra la tracción y la torsión. Se colocarán entonces dispositivos antitracción (prensaestopas) en los puntos de penetración de los aparatos y próximos a las conexiones. Según el reglamento, los cables desde el interior de la mesa hasta la conexión con la instalación del aula deberán ser como mínimo H05RR-F (cables flexibles aislados con goma) o H05VV-F (cables flexibles aislados con policloruro de vinilo (PVC)). La mínima sección será de 2,5mm2 de cobre si hay bases de toma de corriente. Por otro lado, si se calcula la sección del cable mediante el criterio de máxima corriente, se comprueba si es suficiente la sección de 2,5mm2. Los fabricantes de los cables proporcionan unas tablas con las correspondientes secciones de los cables atendiendo a la máxima intensidad que puede circular por dicho cable, que vendrán definidas por la nominal del interruptor automático o fusible que lo proteja.
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También se puede consultar las tablas del Reglamento de Baja Tensión sobre las secciones de los cables. Si se consulta la Tabla del anexo A.6 Intensidades admisibles del reglamento y se considera nuestro cable del tipo B (puesto que es un conductor unipolar en canal protectora fija a una pared de madera), se observa que, con 2
una sección de 2,5mm aislada con PVC, se aguantará una intensidad de 18,5A, con una de 4mm2, se podrá soportar 24A y con una de 6mm2, 32A. Tanto en aulas universitarias como en hogares, los interruptores automáticos zonales son de intensidad nominal máxima de 15A, por lo tanto se escogerá la sección de 2,5mm2 para los cables, aunque en su uso normal la intensidad sea mucho menor. El cable escogido en este caso será el BIGGFLEX H05VV-F Ref.1176307 3G2.5 mm2 que es el más económico y que cumple con todos los requisitos mínimos anteriores. En el Anexo A.1.2, podemos ver su tabla de información.
•
Cable de espiral
El cable de espiral es el encargado de suministrar la electricidad a la mesa ya sea a partir de otra mesa o de la toma de corriente de la pared. Un extremo sale de la parte inferior central del tablero con su correspondiente sistema antitracción (prensaestopas) para asegurar su sujeción. El otro extremo se unirá directamente al enchufe situado en la parte inferior del siguiente tablero o directamente al de la pared. A diferencia de los cables interiores, el cable de espiral será totalmente exterior y expuesto a fuerzas tanto de tracción como de torsión y por ello deberá estar más reforzado. La sección del cable corresponderá como mínimo a 3G 2,5mm2, calculada anteriormente mediante el criterio de máxima corriente por el cable. El cable será hecho a medida por el fabricante, donde la parte de espiral corresponderá a 350mm en reposo y hasta 3 veces más largo en extensión. Según las especificaciones dadas por el fabricante en el presupuesto, el diámetro de la espiral será de 35mm, el grosor del cable será de 12mm y el enchufe podrá ser montado en el extremo o inyectado (Fig. 2.3.5).
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En nuestro presupuesto, tendremos en cuenta únicamente la versión de enchufe montado porque la otra es de precio superior. No es posible desmontarlo y no representa ninguna ventaja añadida.
Fig. 2.3.5 Cable espiral
b. Toma de corriente superior La caja de superficie de la toma de corriente superior se fija con cuatro tornillos de madera auto perforantes R4-40 a la parte superior izquierda del tablero. Consta de un agujero en la parte inferior central de la caja de superficie, mediante el cual pasará el cable desde la parte inferior del tablero y lo alimentará. Su cometido será alimentar los aparatos eléctricos que se utilicen en la mesa con la máxima comodidad y seguridad. Constará de dos bases de enchufe hembra con tapas articuladas de la serie Simon 82 y una caja de superficie correspondiente para dos bases, como se puede observar en la Fig. 2.3.6. Las tapas, además de su función estética, son de gran utilidad como protección contra el polvo, objetos o agua. Sin embargo, cabe destacar que el conjunto no está preparado específicamente contra chorro de agua, porque no se ha visto necesario).
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Las referencias son las siguientes y en el anexo podemos encontrar las fichas del fabricante de cada componente: -
Toma de corriente con tapa articulada color blanco, marca Simon, Serie 82, Ref. 75432-39 y 82090-30.
-
Caja de superficie de dos elementos baja en color blanco, marca Simon, Serie 82, Ref. 82760-30.
En el apartado de accesorios de este proyecto, se proponen diferentes piezas o accesorios que, añadidos o reemplazados a piezas del proyecto, mejoran la calidad, la estética y/o representan ventajas añadidas que pueden ser de interés pero con un coste superior. En lo que se refiere a la toma de corriente superior, se podría reemplazar la tapa articulada por una tapa articulada con led incluido que indicaría si hay electricidad en la toma de corriente de la mesa. El tener un led en la toma de corriente aumentaría la seguridad pasiva de la mesa, puesto que avisaría a los usuarios del riesgo que comporta la toma de corriente al tener electricidad.
Fig. 2.3.6 Imagen toma de corriente superior instalada en el tablero
c. Toma de corriente inferior La caja de superficie de la toma de corriente inferior se fija con cuatro tornillos de madera auto perforantes R4-40 a la parte inferior del tablero y consta de una ranura lateral de la caja de superficie mediante el cual se alimentará.
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Esta toma de corriente se utiliza para alimentar la mesa siguiente directamente con la tensión de la instalación del aula. El enchufe, situado en el extremo del cable de espiral de la mesa siguiente, se enchufará directamente a esta toma de corriente para poder tener electricidad. Los requisitos estéticos de esta toma de corriente son inferiores a los de la toma de corriente superior por lo que nos evitaremos la tapa articulada y, siempre que se pueda, escogeremos una gama más baja (en cuanto a acabados estéticos únicamente). Constará únicamente de una toma de corriente, una tapa y una caja de superficie correspondiente. Las referencias son las siguientes y en el anexo podemos encontrar las fichas del fabricante de cada componente:
-
Toma de corriente con tapa en color blanco, marca Simon, Serie 75, Ref. 75432-39 y 75041-60.
-
Caja de superficie de un elemento baja en color blanco, marca Simon, Serie 75, Ref: 75750-30.
Fig. 2.3.7 Imagen parte inferior del tablero con toma de corriente inferior
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d. Caja de conexión La caja donde se hará la conexión de los cables de conexión será de plástico GPABS UL94HB y comprada directamente al fabricante. Estará formada por dos piezas unidas mediante cuatro tornillos que vendrán incluidos. Toda la información está disponible en el A.1.4. En la caja, se realizarán tres taladros de 12,7mm (tal y como está indicado en el plano de la caja de conexión en el Anexo), en donde irán colocados los prensaestopas y por donde entrarán los diferentes cables. Dentro se realizará la conexión de los cables mediante una regleta de tres módulos.
e. Prensaestopas La función del prensaestopas consiste únicamente en liberar de cualquier tensión exterior el cable ubicado dentro de la caja de conexión. De esta manera, nos aseguraremos que la unión en la regleta dentro de la caja de conexión no sufra ningún tipo de esfuerzo. Esta pieza estará compuesta por Nylon negro 6.6. Se coloca en el cable y se inserta en el agujero usando la herramienta con referencia en el anexo A.1.5
Fig. 2.3.8 Imagen de un prensaestopas anti-tirón
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f. Regleta La regleta será el punto de unión de los diferentes cables dentro de la caja de conexión. Será una regleta de tres módulos de 6mm2 de capacidad y 3,5mm2 de diámetro de espiras. Está preparada para una intensidad máxima de 41A. En cada uno de los módulos, se irán colocando los terminales de los cables de la manera siguiente:
-
Módulo 1: Terminales de Fase
-
Módulo 2: Terminales de Neutro
-
Módulo 3: Terminales de Tierra
g. Abrazadera La abrazadera de fijación tendrá como función la de sostener el cable de espiral cuando esté en estado de reposo. En el caso de que el cable de espiral no esté conectado a la pared o a otra mesa, se sostendrá mediante esta abrazadera de tal forma que quede resguardado y no moleste al usuario. Esta abrazadera estará unida al tablero por su parte inferior, mediante un tornillo de madera auto perforante de acero zincado con punta roja lubricada R5-40, puesto que esta unión no estará sometida a grandes esfuerzos. En el Anexo A.1.3, se puede consultar información más detallada del fabricante sobre este componente.
2.3.3 Patas y accesorios a. Patas Las patas de toda mesa tienen como objetivo principal sostener y dar estabilidad al conjunto. En el caso de este proyecto, además tendrá como misión, descargar la mesa electro-estáticamente. Debida a la incorporación de cables eléctricos, la mesa puede cargarse electro-estáticamente por los campos generados por los cables. Este tema está ampliamente explicado en el apartado 4.2 de este proyecto. El objetivo pues, es facilitar la descarga electro-estática mediante las patas. Las patas estarán compuestas por dos conjuntos tubulares de acero inoxidable AISI 304 de 40mm de diámetro y 2mm de espesor con dos doblados para conseguir una forma de U.
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Estos doblados y los ángulos serán adecuados para asegurarse la horizontabilidad del tablero. Por otra parte, una vez instaladas en la mesa, las puntas nunca deberán rebasar la proyección del tablero sobre el suelo. En el anexo de planos, podemos ver detalladamente las medidas y orificios hechos en las patas para montar el tablero y el tablón. La principal diferencia de este conjunto de patas con las de cualquier otra mesa residirá en el conjunto pata-tacos. Este conjunto será conductor, tanto pata como taco, y su objetivo será descargar la electricidad estática de la mesa al suelo. Los tacos típicos de una mesa serían de goma o algún otro material similar. Éstos, en cambio, estarán fabricados de un plástico con una baja resistividad eléctrica. Una opción sería fabricar la pieza de plástico de PA 6.6 (Poliamida 6.6). La poliamida 66 es un plástico rígido pero con la característica añadida de que es algo más conductora de la electricidad que el resto de los plásticos normales. Se debe a que absorbe la humedad del ambiente, lo que permite el flujo de electrones para la descarga de electricidad estática, en caso de que la mesa se cargue en exceso. Si observamos el gráfico de la Fig. 2.3.10, dentro de los plásticos comunes, la poliamida presenta mejores características conductoras. A pesar de que no se podría considerar como un material conductor de electricidad (puesto que presenta una resistividad de 1,00E+10), sí que podríamos decir que es un material disipativo. 1,00E+16 1,00E+14 1,00E+12
1,00E+08 1,00E+06 1,00E+04 1,00E+02 1,00E+00 1,00E-02 1,00E-04 1,00E-06 1,00E-08
Co br e
Hi er ro
La tó n
o pa ct
Ca rb ón
co m
su el to
PA 6
Ca rb ón
C W PV
PB T
AB S
PS
1,00E-10
PE
Resistividad [Ohm]
1,00E+10
Fig. 2.3.9 Representación gráfica de la resistividad eléctrica de diferentes materiales
Diseño de una mesa con enchufes incorporados
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La opción finalmente elegida ha sido utilizar StatKon RF203 basado en un compuesto de resina también de Nylon 66 que contiene Fibra de Vidrio y Polvo de Carbón. La elección final es más cara que la PA6.6 pero consigue unas mejores características conductoras. Según los datos proporcionados por el fabricante, el plástico StatKon ofrece una resistencia eléctrica de superficie de 1·103 a 1·105 Ω, ideal para disipar la electricidad estática. En la Fig. 2.3.10, podemos ver una comparación de la resistencia eléctrica superficial de diferentes elementos.
Fig. 2.3.10 Resistividad eléctrica superficial de diferentes materiales en Ω. (Fuente: SABIC Innovative Plastics)
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El diseño de la tapa se basará en conseguir una gran superficie de contacto entre la pata y la tapa, y sobre la tapa y el suelo. La unión de la tapa con la pata se efectuará por presión y mediante el adhesivo conductor Supreme 33. Se asegurará un contacto uniforme para no disminuir la conductividad del conjunto pata. El adhesivo será una resina epoxi puesto que su proceso de curado se puede hacer a temperatura ambiente. Para asegurar la unión con el adhesivo, se tarda 24 horas a temperatura ambiente, lo que no representará ningún problema puesto que la unión entre la pata y la tapa se hace mediante presión, ésto asegurará la posición. En el anexo A.2, se muestran las especificaciones del fabricante de este adhesivo.
Fig. 2.3.11 Imagen de la tapa de la pata
La altura del conjunto patas y tapas permite que la altura del tablero sea de 727mm. La altura de las patas será pues de 679mm y de 685mm con tacos incluidos. En el apartado de accesorios, se propone otro tipo de patas en forma de T invertida, las cuales son mucho más costosas pero con mayor calidad y ergonomía. Estas patas son ideales para escritorios de alta calidad pero no cumplen con las premisas expuestas en los primeros apartados.
Diseño de una mesa con enchufes incorporados
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b. Accesorios Puesto que uno de los criterios para el diseño de esta mesa era elegir piezas y componentes de bajo coste cumpliendo los objetivos y los requisitos mínimos, se ha pensado que sería de gran utilidad introducir una sección donde se nombren componentes o accesorios que aumenten la estética, calidad, seguridad o añada alguna ventaja interesante.
a. Toma de corriente con tapa articulada y led Existe una versión de la casa Simon de la serie 82, en la cual las tapas articuladas incluyen un led que se enciende cuando hay tensión en la toma de corriente. Encarece el producto pero sin duda tiene un gran valor añadido. Tiene las mismas medidas exteriores que la caja de superficie de la serie 82 sin led.
b. Patas en forma de T invertida Este tipo de patas representa una gran ventaja respecto al resto porque el usuario dispone de mucho más espacio por los laterales, lo que mejora su comodidad. Además, se trata de patas con una gran estabilidad, de bonito diseño y de gran calidad. Son ideales para mesas de oficina o grandes escritorios. El problema con respecto a este proyecto sería que se tendría que adaptar los tacos y la pintura y barnizado para que permitiese conducir el flujo de electricidad desde el tablero hasta el suelo.
Fig. 2.3.12 Patas de mesa con forma de T invertida
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c. Magnetotérmico Sin duda es el accesorio más recomendable. Se instala fácilmente en la pared al lado de cada enchufe, de manera que sólo hacen falta unos cuantos por aula. Sabiendo que tres a seis mesas dependen de cada enchufe, no representará un gran incremento del coste por mesa. El gran valor añadido de poner este accesorio al aula será que, al fallar una mesa, saltará antes este magnetotérmico que él de la instalación eléctrica del aula (puesto que está diseñado así). De este modo, la electricidad del aula no se verá afectada. Por otra parte, se facilitará la rápida identificación de la mesa afectada si ésta no dispone de led en la toma de corriente.
Figura 2.3.13 Interruptor automático magnetotérmico 10 A. Simon serie 75
d. Tuercas Zarmak La gran mayoría de uniones de los accesorios con el tablero se hacen mediante tornillos de madera autoperforantes. Estos tornillos generan un problema de mantenimiento en la mesa puesto que al generar ellos mismos la rosca al introducirse en el tablero, no están indicados para ser desmontados y montados posteriormente. Es decir, que una vez unidos los componentes a la mesa no deberían ser desmontados porque irían perdiendo agarre. La solución consiste en utilizar tuercas Zarmak, las cuales son como casquillos con rosca exterior de madera e interior de rosca normal. Estas tuercas harían de adaptador para la utilización de tornillos normales en la unión y no se ocasionaría ningún problema al desmontarse. Esta solución es algo más cara puesto que además de tener un componente más, el tablero debería estar mucho más trabajado al tener que hacer taladros para alojar estas tuercas en el interior. En total, se tendrían que hacer trece taladros no pasantes para alojar
Diseño de una mesa con enchufes incorporados
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las cuatro tuercas correspondientes a la toma de corriente superior, cuatro más para la inferior, cuatro más para la caja de conexión y otro más para la abrazadera.
2.4 Montaje Una vez introducidas todas las piezas que compondrán la mesa, se pretenderá explicar el proceso de montaje. El proceso que se describirá a continuación será muy manual, idóneo para el montaje de pequeñas tiradas. Lo que se pretende en este apartado no es explicar el proceso de montaje ideal de una serie a gran escala de este producto y minimizar costes. Este apartado consistirá en demostrar que esta mesa es fácilmente montable y el coste de este proceso es bajo. Este proceso constará de dos etapas: empezará dentro de la fábrica y terminará en el cliente.
-
En fábrica: Partiendo de los componentes descritos en el apartado anterior, se irán instalando en el tablero de tal forma que, al acabar el proceso, tan sólo queden por montar tres componentes: tablero superior, patas y tablero posterior con sus respectivos tornillos y tuercas.
-
En usuario: En usuario, tan sólo se deberá hacer la unión de las patas con el tablero superior y posteriormente con el tablero posterior. Este proceso no requiere personal especializado dada su simplicidad, y como se utilizan herramientas comunes, podría ser efectuada por el mismo usuario.
2.4.1 Proceso de montaje en fábrica a. Preparación del tablero En este primero paso, se cogerá el tablero superior y se le colocarán los dos tornillos F/90 M12xL100 para las patas en cada lado.
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Se terminará de unir, mediante adhesivo, la tapa exterior superior con el tablero, de tal manera que las cabezas de los tornillos queden totalmente tapadas.
Fig. 4.2.1.1 Imagen del tablero unido con las chapas de melamina con los tornillos previamente instalados.
b. Preparación de los cables Primero de todo, se cortarán dos cables H05VV-F con las medidas necesarias descritas en los planos del anexo y se prepararán los dos extremos. El cable corto H05VV-F y el cable largo H05VV-F unirán respectivamente, la toma inferior a la caja de conexión, y la caja superior a la caja de conexión. Después, en el caso de utilizar un cable de espiral sin enchufe inyectado en el extremo, se montará un enchufe en dicho extremo. Como dicho cable ya viene cortado, no hará falta hacer ninguna operación más. Estos cables junto al cable de espiral que vendrá ya preparado, formarán todo el conjunto de cables de la mesa.
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c. Caja de conexión A continuación, se introducirá cada uno de los cables por los orificios de la caja de conexión y dentro se unirán a la regleta. El cable de espiral irá en el orificio superior y los H5VV-F en los laterales. Seguidamente, se irán atornillando debidamente en una regleta de 6mm de tres tomas según sea fase, neutro o tierra cada uno de los tres cables: -
Toma 1: Cable de fase,
-
Toma 2: Cable de neutro,
-
Toma 3: Cable de tierra.
Posteriormente, se instalarán los prensaestopas en la caja, mediante la herramienta descrita en el Anexo A.1.5, para evitar cualquier tipo de tensión del cable en la unión de la regleta.
Fig. 2.4.1.2 Imagen de la caja de conexión con los cables y prensaestopas instalados
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d. Instalación de las piezas en la parte inferior del tablero El siguiente paso será dar la vuelta al tablero para instalar, en la parte inferior, la base de la toma inferior, con cuatro tornillos para madera autoperforantes R4-40. La ubicación de la base de la caja de superficie de la toma de corriente vendrá determinada por las marcas en la chapa del tablero y los propios tornillos perforarán el tablero haciendo su propio orificio. Posteriormente, se atornillará con cuatro tornillos FB/90 M5xL40 en las marcas realizadas en la chapa de melamina, la instalación de la caja de conexión, de tal manera que quedará anclada al tablero, asegurándose de que el cable H5VV-F más corto quede en el lado de la toma de corriente inferior. Por último, se colocará en el tablero la abrazadera de fijación en la zona marcada del tablero.
Fig. 2.4.1.3 Imagen de la parte inferior del tablero con la caja de conexión, la toma de corriente inferior y la abrazadera instalados.
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e. Instalación de las piezas en la parte superior del tablero Teniendo todavía la parte inferior del tablero hacia arriba, se montará el cable H5VV-F en la base de la toma inferior accediendo por el lateral y se conectará adecuadamente cada terminal a la toma de corriente. Por último, se atornillará la tapa con los tornillos incluidos en la toma de corriente. El otro cable más largo de H5VV-F se irá por el agujero pasante (preparado para la toma superior) y se dará la vuelta al tablero de forma que éste quede hacia arriba. El cable pasará por el agujero central de la base de la caja de superficie superior de la toma de corriente. Ésta se atornillará seguidamente al tablero con el mismo procedimiento que se utilizó para la caja de toma de corriente inferior, mediante tornillos para madera R4-40. Después, se conectará debidamente cada terminal del cable a la toma de corriente. Por último, se atornillarán las dos tapas con los tornillos incluidos en la toma de corriente.
Fig. 2.4.1.4 Imagen superior del tablero con la toma de corriente superior instalada
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2.4.2 Proceso de montaje por el usuario El proceso de montaje por el usuario es muy simple y consiste únicamente en unir las piezas mediante tornillos y las tuercas correspondientes. El proceso de montaje se efectúa con la parte inferior del tablero hacia arriba y colocando cuidadosamente las patas en los orificios de la parte superior, justo en los tornillos F/90 M12xL100 instalados previamente en el tablero en el proceso de montaje en fábrica. A continuación, se colocan las tuercas H, M12 y se aprietan.
Fig. 2.4.1 Imagen de la instalación de las patas en la mesa
Como última etapa del proceso, sin darle la vuelta al tablero y con las patas hacia arriba, con cuidado se coloca el tablón posterior con los tornillos FB/90 M10xL75 en los agujeros pasantes de los laterales de las patas, con sus tuercas H, M10 correspondientes y se atornillan. Esta etapa se ha decidido hacer con la parte inferior del tablero hacia arriba para
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evitar que las uniones entre patas y tablero sufran debido al balanceo que existe sin la instalación del tablón trasero.
Fig. 2.4.2 Imagen de la instalación del tablón trasero en la mesa
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3 ESTUDIO ERGONÓMICO En el diseño de un producto, se debe tener en cuenta multitud de problemas y muchas de las cotas vienen impuestas o, en parte determinadas, por el modo de utilización o para evitar circunstancias o situaciones no deseadas. En el diseño de la mesa, se ha tenido en cuenta las medidas determinadas por estudios ergonómicos, estudios de costes, estudios medioambientales o incluso estudios aplicados a la salud (lipoatrofia semicircular).
3.1 Introducción La ergonomía es una ciencia que, si se aplica con eficacia, puede mejorar considerablemente las condiciones del puesto de estudio. Se pueden hacer mejoras diseñando o rediseñando correctamente la manera en que se efectúan las tareas de estudio, los instrumentos de trabajo, el mobiliario, las condiciones ambientales tales como la temperatura, ruido, iluminación, etc. Por lo tanto, el objetivo de la ergonomía, en el caso que nos ocupa, es adecuar el diseño y las proporciones de la mesa según las necesidades del estudiante, evitando así posturas incorrectas o forzadas y favoreciendo la sensación de comodidad durante su utilización.
3.2 Estudio de población y actividad Para poder determinar correctamente las características del producto, primero se debe determinar a qué tipo de población va dirigida. En este caso, se basará en la población enteramente universitaria, las características de las cuales numeraremos a continuación:
-
Rango de edad: 18-30 años, de los cuales el 50% está entre 20 y 23 años,
-
Sexo: 56% mujeres y 44% hombres. Varía significativamente dependiendo del tipo de carrera: Carrera Técnica: 58% hombres Carrera Ciencias: 57% mujeres Carrera Letras: 70% mujeres
Una vez identificado claramente el tipo de población, se determinarán el tipo de actividades, el tiempo necesario para realizarlas y la posición en que se realizan:
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Tomar apuntes (55%) : En esta posición, es sumamente importante una correcta altura de trabajo de la mesa (evitando sobretodo mesas muy bajas) que viene determinada en gran parte por la altura del asiento, además de haber un espacio libre suficientemente holgado entre las rodillas y la mesa (tanto altura como profundidad). Acciones: Alternar la mirada, tronco hacia delante, flexo-extensión del cuello
Atender explicaciones (35%): El espacio libre debajo de la mesa se hace sumamente importante para evitar posturas forzadas de los miembros y favorecer la comodidad. Acciones: Mirada hacia delante, tronco erguido y apoyado
Trabajar en la mesa (5%): Leer, escribir, etc. Otros (5%): Hablar con compañeros, coger/guardas objetos
Según la Norma ISO 5970 Mobiliario escolar, los desajustes dimensionales que se producen en la mesa, y por tanto, en los que se centrará el estudio, son los siguientes: - Altura de la mesa inadecuada: extremidades superiores, - Poca superficie para trabajar: se fuerzan posturas, - Poco espacio libre bajo la mesa: posturas forzadas en extremidades inferiores.
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3.3 Dimensiones de la mesa Toda la literatura relacionada con puestos de trabajo define la altura de la mesa (la altura del plano de trabajo), la altura del asiento y la altura del codo, reflejadas en la figura 3.3.1. (En el Anexo A.4, se pueden consultar tanto la definición de éstas y otras cotas antropométricas). En el caso que nos ocupa, se ha determinado que las acciones predominantes serán las de tomar apuntes y atender a explicaciones, por lo que hacer un estudio antropométrico de la población y utilizar esta definición de altura de trabajo, sería incorrecto.
Fig. 3.3.1 Imagen de la posición correcta de utilización de la mesa.
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En el Fig. 3.3.2, se pueden ver los inconvenientes de tener una mesa de altura inadecuada. Una demasiada alta daría problemas causados por una elevación de hombros excesiva y una demasiada baja afectaría a la flexión lumbar y cervical:
A. Altura óptima. B. Mesa demasiado alta. Para compensar la altura, el estudiante debe elevar la altura de los hombros. C. Mesa demasiando baja. Para compensar, el estudiante debe realizar abducción de los brazos.
Fig. 3.3.2 El trabajo realizado de los músculos implicados según la altura de la mesa
Por lo tanto, se basará el estudio ergonómico de la mesa en la Normativa UNE EN 1729.1:2006, la cual especifica las dimensiones funcionales y el marcado de las sillas y las mesas de uso en centros de enseñanza. Un estudio previo de las sillas utilizadas para la enseñanza sitúa la media de la altura del asiento entre 44 cm. Sabiendo que la altura del asiento determina la altura y dimensiones
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de la mesa, y siendo 43 cm un código verde y 46 cm un código azul, se determinarán las que corresponden a la mesa del proyecto. Por lo tanto, efectuaremos una interpolación de las tablas para determinar las dimensiones de la mesa. En la tabla 3.3.3, podemos observar las medidas según el código y dicha interpolación.
Código tamaño
Verde
Azul
Mesa eléctrica
Silla: altura asiento
430 Mm
460 Mm
440 Mm
H1: altura de tapa
710 Mm
760 Mm
727 Mm
T1: profundidad mín. de la tapa
500 Mm
500 Mm
500 Mm
Longitud mín. de la tapa, por persona
600 Mm
600 Mm
600 Mm
H2
610 Mm
665 Mm
628 Mm
H4
520 Mm
565 Mm
535 Mm
T2
400 Mm
400 Mm
400 Mm
T3
500 Mm
500 Mm
500 Mm
Tabla 3.3.3 Dimensiones funcionales según código e interpolación para la mesa del proyecto
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Las dimensiones del espacio requerido para el usuario cumple sobradamente los mínimos expuestos anteriormente por la normativa UNE EN 1729.1:2006. En las figuras 3.3.4 y 3.3.5, podemos visualizar dichos cumplimientos representados por un sólido en 3D.
Fig. 3.3.4 Imagen de la parte frontal de la mesa cumpliendo los requisitos dimensionales
Fig. 3.3.4 Imagen de la parte lateral de la mesa cumpliendo los requisitos dimensionales
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Ergonómicamente hablando, la silla es considerada como un elemento muy importante para una persona sentada ejerciendo cualquier tipo de acción. Por eso, a pesar de que el diseño de la silla no entra dentro de los objetivos de este proyecto, existe la obligación de dar al menos, unas premisas para poder tener un correcto estudio ergonómico de la mesa. En el caso de un estudiante, la altura del asiento de la silla debe corresponder con la altura poplítea (además de la altura del calzado) y disponer de espacio libre debajo del asiento. En ningún caso, debe de disponer de un cajón debajo del asiento para colocar libros, carpetas, apuntes, puesto que disminuiría el espacio tanto para el usuario de la silla como para él de detrás. En el caso de querer disponer de un cajón en la silla, se pondrá en un lateral. Además, para el caso de la mesa de este proyecto, se aconseja que sea una silla individual para favorecer su movilidad y que tenga un respaldo y una superficie ergonómicamente adecuados.
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4 ESTUDIO ELECTROMAGNÉTICO 4.1 Estudio de seguridad eléctrica En este apartado, se comprobará que la seguridad eléctrica del conjunto del diseño de la mesa cumpla con el reglamento de baja tensión. Según el ITC-BT-49 en lo que repercute al diseño de la mesa: -
“Los receptores que se utilicen en dichas instalaciones cumplirán los requisitos de las Directivas europeas aplicables, conforme a lo establecido en el artículo 6 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión.” [ITC-BT-49, punto 1].
Los fabricantes de todos nuestros componentes cumplen y certifican dichos requisitos (nuestras tomas de corriente cumplen con la UNE 20315). -
“ Los equipos y accesorios eléctricos que se coloquen en los elementos de mobiliario, estarán situados teniendo en cuenta las solicitaciones mecánicas y térmicas a las que puedan estar sometidos así como a los riesgos de incendio que puedan provocar. En particular las luminarias para instalaciones en superficies inflamables (madera, tela, etc.) deben estar marcadas con el símbolo F, según la norma UNE EN 60598-1.” [ITC-BT-49, punto 2.1].
Al ser nuestra mesa diseñada para un uso de poco consumo, como ordenadores portátiles (la intensidad consumida por los ordenadores portátiles es de 1.5A y la intensidad máxima que viene determinada por el interruptor automático magnetotérmico es de 15A) y además al estar el cableado exterior, no se calentará en exceso. -
“Los cables a instalar dentro de un mueble y hasta su conexión con la instalación interior del local o vivienda serán: •
Cables flexibles aislados con goma (equivalente, como mínimo, al tipo H05RR-F)
•
Cables flexibles aislados con policloruro de vinilo (PVC) (equivalentes como mínimo, al tipo H05VV-F).”
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-
“La mínima sección de los conductores será de 2,5 mm2 de cobre, flexible o rígido, en cualquier caso, si hay bases de toma de corriente.” [ITC-BT49, punto 2.2 y 2.3].
Nuestro cableado interior es justamente el H05VV-F, para tensión asignada de 300/500V, con conductor de cobre clase 5 y con aislamiento y cubierta de policloruro de vinilo cumpliendo la normativa de UNE 21.031-5. La sección del conductor del cable será de 2,5 mm2 de cobre tal y como indicamos en el apartado 2.3.2 de cables y componentes eléctricos. -
“Los cables deben estar convenientemente protegidos contra todo daño y en especial contra la tracción y torsión, para lo cual se colocarán dispositivos antitracción en los puntos de penetración de los aparatos y próximos a las conexiones.” [ITC-BT-49, punto 2.4].
Los cables tienen instalado un dispositivo antitracción en las salidas de la caja central en la parte inferior del tablero para evitar cualquier tipo de tensión en la unión de los cables en la regleta. Además, la accesibilidad restringida a los cables, instalados en la parte inferior y a gran distancia del usuario, hacen que no haga falta protegerlos más contra el daño. -
“Las conexiones deben efectuarse mediante tomas de corriente o bornes situados en cajas con grado de protección mínimo IP 3X y cuya tapa sólo pueda ser abierta con la ayuda de una llave o de un útil. Las cajas deben estar colocadas de tal manera que estén protegidas contra todo daño mecánico.” [ITC-BT-49, punto 2.5]
Las conexiones del cableado de la mesa con la instalación eléctrica se efectuarán mediante tomas de corriente según la UNE 20315. La mesa quedará entonces bajo la protección
de
los
elementos
de
seguridad
de
la
instalación
eléctrica.
Esta mesa no está indicada para el uso en ningún aula que no tenga una caja eléctrica con un interruptor automático magnetotérmico de 15A como máximo o equivalente. En el anexo A.5 se puede consultar la tabla de protecciones IP.
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4.2 Estudio de Lipoatrofia Semicircular
4.2.1 Descripción La literatura médica describe la Lipoatrofia Semicircular (LS) como una enfermedad poco frecuente, idiopática (sin causa conocida), cuya manifestación clínica consiste en la atrofia de una zona semicircular del tejido fino graso subcutáneo, situado sobre todo en el frente de los muslos. La hipótesis que ha cobrado más fuerza, se relaciona con la descarga electrostática (ESD: ElectroStatic Discharge) del mobiliario a sus usuarios. Estadísticamente, está comprobado que la gran mayoría de los casos de LS se dan en los muslos y son causados por mesas de escritorios. Las descargas electrostáticas se producen en las piernas, donde el cuerpo humano está más cercano a la base de la mesa de trabajo y puede establecer contacto fácilmente. Estas descargas hacen que los macrófagos activados modifiquen la estructura del tejido adiposo. En la imagen de la Fig. 4.2.1, podemos apreciar esta pérdida de tejido adiposo.
Fig.4.2.1 Imagen de paciente con Síndrome de Lipoatrofia Semicircular. Imagen procedente del estudio “Síndrome de Lipoatrofia Semicircular (LS) relacionado con los Edificios” llevado a cabo por SEGLA.
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El estudio concluye que el Síndrome de Lipoatrofia Semicircular está relacionado directamente con los edificios de oficinas nuevos y modernos, así como con los nuevos entornos de trabajo. A pesar de que el origen sigue siendo desconocido, se sabe que diversos factores son determinantes para su aparición como la baja humedad, la electricidad estática y/o los campos electromagnéticos.
4.2.2 Causas a. Campos electromagnéticos En estudios publicados por el Flemish Institut for Technological Research, se realizaron mediciones de campos eléctricos y magnéticos en puestos de trabajo que producían LS. Los resultados correspondientes a los campos magnéticos eran normales. Sin embargo, por su parte, los resultados de las mediciones de los campos eléctricos eran excesivamente altos debajo de las mesas, a la altura de las rodillas. Este descubrimiento ha conducido a la hipótesis de que algunos tipos de mesas absorben los campos electromagnéticos generados por los cables y ordenadores y se cargan con ellos. Al entrar en contacto con un conductor -el cuerpo humano-, se produce una descarga eléctrica. El hecho de que la LS se produzca fundamentalmente en la parte superior del muslo, ha llevado los investigadores a suponer que la descarga tiene lugar en esa zona. Los casos de LS se dan principalmente en edificios nuevos donde la humedad es relativamente baja, lo que facilita la acumulación de cargas eléctricas en los objetos. Por lo que se aprecia que se combinan dos factores en la aparición de la LS: la presencia de campos electromagnéticos (cables y ordenadores) y la humedad relativa baja en la zona de trabajo.
Diseño de una mesa con enchufes incorporados
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La Comisión Internacional de Protección contra la Radiación No Ionizante (ICNIRP) (organización no gubernamental reconocida formalmente por la OMS) evalúa los resultados de estudios científicos realizados en todo el mundo. Los límites de exposición según la ICNIRP se pueden apreciar en la tabla 4.2.2.
Frecuencia de la red eléctrica europea
Frecuencia de estaciones base de telefonía móvil
Frecuencia de los hornos de microondas
50 Hz
50 Hz
900 MHz
1,8 GHz
2,45 GHz
Campo eléctrico (V/m)
Campo magnético (µT)
Densidad de potencia (W/m2)
Densidad de potencia 2 (W/m )
Densidad de potencia 2 (W/m )
Límites de exposición para la población
5 000
100
4,5
9
10
Límites de exposición ocupacionales
10 000
500
22,5
45
-
Frecuencia
Tabla 4.2.2 Resumen de los límites de exposición recomendados por la ICNIRP [ICNIRP, CEM guidelines, Health Physics 74, 494-522 (1998)]
Se emplean habitualmente las siguientes magnitudes físicas: -
La intensidad de campo eléctrico es una magnitud vectorial (E) que corresponde a la fuerza ejercida sobre una partícula cargada independientemente de su movimiento en el espacio. Se expresa en voltios por metro (V/m).
-
La intensidad de campo magnético es una magnitud vectorial (H) que, junto con la inducción magnética, determina un campo magnético en cualquier punto del espacio. Se expresa en amperios por metro (A/m).
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b. Electricidad electrostática y humedad Otro factor implicado es la electricidad electrostática, en la cual la conductividad del tablero del escritorio desempeña un papel importante; ya que la resistencia superficial varía: 0 - e4 material conductor e4 - e9 material disipativo > e10 aislante. La Descarga electrostática (ESD) es un fenómeno electrostático, que hace que circule una corriente eléctrica repentina y momentánea entre dos objetos distintos (de la mesa, por ejemplo, hacia el estudiante). El cuerpo humano actúa como positivo y los electrones como negativos.
Los objetos metálicos tienen la facultad de acumular electrones en las partes extremas o periféricas (patas metálicas de la mesa, cajoneras, soportes metálicos, etc.). Las descargas electrostáticas típicas en el uso de la mesa están localizadas en los muslos (o antebrazos o abdomen), donde el cuerpo humano se acerca al borde de la mesa. Estas descargas hacen que los macrófagos activados produzcan citoquinas, que dañan los adipocitos y modifican la estructura del tejido adiposo, y son la causa de la destrucción celular. El hecho de que no notemos las descargas electrostáticas, no significa que no las recibamos, ya que el umbral de sensibilidad del cuerpo humano oscila entre los 2.500V y 3.000V.
Al igual que los campos eléctricos, los campos magnéticos son más intensos en los puntos cercanos a su origen y su intensidad disminuye rápidamente conforme aumenta la distancia desde la fuente. Los materiales comunes, como las paredes de los edificios, no bloquean los campos magnéticos. Otro factor a tener en cuenta es la humedad. Controlar la humedad relativa del ambiente implica grandes diferencias para la cantidad de cargas. Cuanta menor humedad relativa, los valores de las cargas y potenciales acumulados es mayor, tal y como se puede ver en la tabla 4.2.3
Diseño de una mesa con enchufes incorporados
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Algunas de las actividades diarias hechas por las personas, pueden generar cargas que son acumuladas en el cuerpo. Hay bastantes estudios que llegan a resultados similares, en promedio y para valores bajos de menos de un 20% de humedad relativa en el ambiente, los valores de cargas y potenciales acumulados son los mas altos. Sin embargo donde la humedad relativa del ambiente es alta, digamos mas del 65%, entonces se encuentra que el promedio de las cargas acumuladas en las actividades son bajas y consecuentemente, los potenciales medidos son los más bajos.
Por ejemplo:
Caminando sobre una alfombra Hoja de papel saliendo de un sobre
Humedad
Humedad
relativa < 20%
relativa > 65%
35.000 V
1.500 V
7.000 V
600 V
12.000 V
1.200 V
6.000 V
700 V
Levantando una bolsa de plástico de la superficie de la mesa Trabajador en su mesa de trabajo
Tabla 4.2.3 Valores de cargas y potenciales acumulados según humedad relativa
4.3 Prevención y aplicación Anteriormente se ha mostrado y cuantificado la influencia de los factores que originan la aparición de la LS pero no la forma de reducirlos. Primero de todo se ha de mencionar que las horas de exposición son determinantes en esta patología y es por ello que se basará el estudio de prevención a una exposición prolongada de forma que una exposición esporádica no presentaría problema ninguno.
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Memoria
Como se ha podido ver antes los factores clave que originan la LS son la electricidad estática, los campos electromagnéticos generados principalmente por los cables y todo ellos fomentado por una baja humedad del ambiente. En las propuestas de mejora y prevención de la LS se tendrán únicamente en cuenta los factores de la electricidad estática y los campos electromagnéticos puesto que es imposible controlar la humedad ambiental desde este proyecto. Como se puede apreciar en las tablas siguientes, los campos eléctricos y magnéticos generados por los cables y ordenadores son inferiores a los recomendados por la ICNIRP (tabla 4.2.2) como se puede apreciar si los comparamos con las tablas siguientes (tabla 4.2.4 y tabla 4.2.5). Por lo que el efecto más influyente en el caso de la mesa será el del efecto electrostático.
Electrodoméstico
Intensidad del campo eléctrico (V/m)
Frigorífico
120
Batidora
100
Tostadora
80
Secador de pelo
80
Televisor color
60
Cafetera eléctrica
60
Aspiradora
50
Horno eléctrico
8
Bombilla
5
Tabla.4.2.4 Intensidades de campo eléctrico medidas cerca de electrodomésticos a una distancia de 20 cm. (Fuente: Oficina federal alemana de seguridad radiológica [Bundesamt für Strahlenschutz, BfS, 1999].
Diseño de una mesa con enchufes incorporados
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A una distancia de 3 cm (µT) 6 – 2000
A una distancia de 30 cm (µT) 0,01 – 7
15 – 1500
0,08 – 9
0,01 – 0,03
200 – 800 40 – 400
2 – 20 0,5 – 2
0,13 – 2 0,02 – 0,25
73 – 200
4–8
0,25 – 0,6
16 – 56 1 – 50 0,8 – 50
1 0,15 – 0,5 0,15 – 3
< 0,01 0,01 – 0,04 0,01 – 0,15
Lavavajillas
3,5 – 20
0,6 – 3
0,07 – 0,3
Ordenador PC
0,5 – 30
< 0,01
-
Frigorífico Televisor de color
0,5 – 1,7 2,5 - 50
0,01 – 0,25 0,04 – 2